CN102917919A - 能量吸收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安装在车辆的减震器(1)和横梁(2)之间的能量吸收系统。为了既满足保护行人的要求，又满足低速碰撞的要求，提出：能量吸收系统由前面的面向减震器(1)的用作软质组件的软质部分(3)和后面的面向横梁(2)的用作硬质组件的硬质部分(4)构成，软质部分(3)和硬质部分(4)均沿着车辆的整个宽度延伸，两个部分(3、4)相互啮合。

Description

能量吸收系统
本发明涉及一种用于安装在车辆的减震器和横梁之间的能量吸收系统。
已知有各种不同的方案用来减小碰撞或碰撞能量，这些方案要么满足防止撞到行人的要求，要么满足在低速范围内减小车辆受损(摆动式冲击(Pendelschlag)或低速受损性)的要求。
由DE 195 02 307 A1已知一种用于汽车碰撞的能量吸收系统。据此，在减震器与纵梁之间安装有能吸收能量的变形部件。该变形部件包括由腔壁限定的变形腔，该变形腔在车辆发生碰撞时可变形。该变形腔含有由铝泡沫构成的填充物作为能量吸收器。所含有的铝泡沫在此作为填充材料处于硬化状态下。
此外已知一种用于汽车钢板支撑部分的车身衬里部分(DE 196 44 075 A1)，其具有结构化的完全充满泡沫的中空结构。为此，把能起泡沫的物质装入到中空结构中，并通过供应能量特别是热能、高频能量或微波能量使其起泡沫。这种起泡沫过程根据在制造衬里部分时的碰撞情况来进行，从而要么为行人要么为乘客产生最佳的保护条件。
由DE 195 40 787 A1已知一种类似的装置，据此，由钢板构成的型材部分比如纵梁、横梁或碰撞阻尼器布满能吸收能量的泡沫特别是PU泡沫。该构件在此同样从一开始就被设计用于完全指定的碰撞情况。
由DE 199 24 617 A1已知一种在汽车上的能量吸收系统，其能适应于各种不同的碰撞状况或碰撞场合。
本发明的目的在于，提出一种能量吸收系统或碰撞阻尼器，其在碰撞时能马上既满足保护行人的要求，又满足低速碰撞的要求。
本发明的目的还在于，提出一种在汽车车身上的能量吸收系统，其附设构件安装在车辆上，其硬度可通过相应的造型可变化地调节，根据碰撞情况通过力转移来调节硬度。
本发明说明一种用于符合行人保护与低速碰撞(摆动式冲击ECE和USA)法律的独立于控制的能量吸收系统(碰撞阻尼器)。
能量吸收系统由前面的面向减震器的用作软质组件的软质部分和后面的面向横梁的用作硬质组件的硬质部分构成，软质部分和硬质部分均沿着车辆的整个宽度延伸，两个部分相互啮合，由此提供了一种能量吸收系统或碰撞阻尼器，其在碰撞时既满足保护行人的法律要求，又满足低速碰撞的法律要求，即满足摆动式冲击ECE和USA的法律要求。在这里，软质部分负责保护行人，而硬质部分负责低速碰撞。通过啮合使得两个构件相互配合作用，由此相互补充。
本发明的能量吸收系统为两元结构，它由后面的构件即作为用于吸收大量能量的硬质组件的硬质部分和前面的构件即作为用于在撞到行人情况下吸收能量的软质组件的软质部分构成。能量吸收部件独立于控制和传感器进行工作。因而能量吸收部件并不会对处理、制造或成本形成挑战。
优选软质部分由泡沫优选EPP泡沫构成，而硬质部分由热塑性塑料构成。能量吸收系统的软质部分可通过泡沫发生逆变。可变的硬度可以通过两个构件相互间的造型来调节。
按照一种优选的实施方式，硬质部分由承载部分构成，在该承载部分的面向软质部分的一侧设置有多个独立的以间距b彼此隔开的区段，这些区段从承载部分突伸出来，每个区段都竖直地沿着能量吸收系统的整个高度延伸。这些区段用作硬质组件，并应使得所产生的力发生转移或者分散到承载部分的较大区域上。
按照一种优选的实施方式，这些区段的横截面为三角形，其中第一横边设置在承载部分上和/或与该横边在部分面内一致，有两个分散边从该横边朝向软质部分延伸。横截面为三角形的这些区段因而由横边和分散边构成。概念“分散边”系指，这些分散边应对所产生的力进行分散。概念“横边”系指，它平行于横梁延伸。
所有三个边最好都一样长，并形成等边三角形的内部中空的横截面。腿型冲击器(Bemimpactor)由此可以在分散边上滑动，直到它接触两个相邻区段的分散边。于是它在整个深度上穿透到能量吸收系统中。
为了实现增强，可以在这些区段的内部设置增强肋。
优选分散边与横边夹成60°角地布置。该角度既保证顺利地吸收能量，又保证顺畅的滑动。
根据一种实施方式，这些区段的深度a处于40-70mm的范围内，优选处于50-60mm的范围内，特别优选为57mm。深度决定了滑动区的长度，并与这些区段的水平间距b一起限定了用于容纳腿型冲击器的空间，或者在保护行人时限定了腿型冲击器的插入深度。
优选这些区段以30-35mm的间距b设置在承载部分上。由此为穿透的腿型冲击器提供足够的空间。
优选软质部分由面向减震器的基板构成，阻尼部件11从该基板朝向硬质部分延伸。这些阻尼部件插入到区段之间的空间中。
为了改善稳固性，基板与阻尼部件一体地构造，并在一道工步中经过泡沫化处理。
优选这些阻尼部件充满两个区段之间的空间，从而区段之间的整个空间都用于阻尼。
优选软质部分和硬质部分在横截面中观察为单面扁平的构件，且带有软质部分的朝向减震器的面和硬质部分的朝向横梁的面。由此可以在无改装的情况下把能量吸收系统设置在车辆的减震器与横梁之间。
这两个面的间距，进而能量吸收系统的水平深度，优选处处相等，优选处于70和90mm之间，按照一种优选的实施方式为80mm。
能量吸收系统的软质部分可通过泡沫发生逆变。可变的硬度通过两个构件相互间的造型来给定。这种两元式的能量吸收系统的体积相比于通常的系统并未改变，也就是说，它无需额外的安装空间。
该能量吸收系统的特征在于，该系统同等地符合有关行人碰撞的法律规定以及有关根据ECE和USA的摆动式冲击的法律规定，且无需用于区分碰撞情况的其它传感机构。
仅通过构件造型来实现功能。通过前面的构件即软质部分来实现用于行人保护的所需要的穿透深度(Eindringtiefe)。
在两个构件即软质部分与硬质部分的配合作用下来保证在摆动式冲击时所需要的能量吸收或强度。
两元式的能量吸收系统可以作为附设部分通过简单的安装过程(例如通过悬挂、卡夹、粘接)安装在车辆上。两个构件的相互造型经过设计，使得所产生的力被转移。可以通过卡夹或者利用胶带粘接对两个部分进行形状配合连接。
与腿型冲击器一致地对能满足摆动式冲击的能量吸收的碰撞区域进行布置设计。在试验区域的每个位置，腿型冲击器都能在整个深度上穿透到软质组件(软质部分)中，以便满足行人保护的要求。对于摆动式冲击来说，能量吸收器的相关面积明显较大。在此，在泡沫部件的配合作用下，由硬质组件构成的硬质部分主要承担了该任务。硬质部分的硬度取决于车辆重量，且可以通过FEM计算，在注塑过程中和/或在利用肋条进行增强的过程中，通过添加矿物质和玻璃纤维来满足相应的碰撞要求。
对于车速较低的车辆来说，有可能可以省去上部部分，即软质部分。
该系统无需传感机构和电子控制机构就能满足这些功能。
该能量吸收系统独立于车辆，且可以在任何车辆中实施。
所需要的安装空间在X方向上优选在80mm和100mm之间确定。这符合当今的状况。
由于硬质组件的区段以相应设计的角度进行布置，确保了腿型冲击器在任何位置都能以为此规定的全额深度穿透。当腿(Bein)碰到硬质组件时，所出现的力被分散。腿始终都适当转向，从而能利用全额穿透深度。在碰到较大的障碍物比如摆动件(Pendel)时，能量沿着多个区段分散。在这种情况下，泡沫起到阻碍变形的作用，并增加能量吸收。
下面借助附图进一步介绍本发明。其中：
图1为在与腿型冲击器碰撞之前位于汽车横梁前面的本发明的能量吸收系统的剖视图；
图2为在与摆动件碰撞之前位于汽车横梁前面的本发明的能量吸收系统的剖视图；
图3为横梁处的能量吸收系统的视图；
图4为图3的主题的分解图；
图5为横梁与减震器之间的能量吸收系统的剖视图；
图6为按图5的线A-A剖切的剖视图；
图7为横梁与减震器之间的能量吸收系统的剖视图，其中示意性地示出了腿型冲击器的穿透深度；和
图8为在与摆动式冲击的试验区域碰撞之前位于汽车横梁前面的能量吸收系统的剖视图。
图1所示为在与腿型冲击器12碰撞之前位于汽车的横梁2前面的本发明的能量吸收系统的剖视图。该能量吸收系统设置在车辆的减震器1与横梁2之间，且由前面的面向减震器1的软质部分3和后面的面向横梁的硬质部分4构成。两个构件3、4沿着车辆的整个宽度延伸。与减震器1邻接的软质部分3经过适当构造，使得它形成软质组件，而与横梁2邻接的硬质部分4则被构造成硬质组件。软质部分3由EPP泡沫构成，硬质部分4由热塑性塑料构成。两个构件3、4相互啮合。用附图标记12来表示腿型冲击器12。
图2所示为在与摆动件13碰撞之前位于汽车的横梁2前面的根据图1的本发明的能量吸收系统的剖视图。该能量吸收系统设置在车辆的减震器1与横梁2之间，且由前面的面向减震器1的软质部分3和后面的面向横梁的硬质部分4构成。
图3所示为在车辆的减震器1与横梁2之间的能量吸收系统的视图，图4所示为根据图3的能量吸收系统的分解图。可清楚地看到，软质部分3与硬质部分4啮合。
图5所示为在横梁2与减震器1之间的能量吸收系统的剖视图。硬质部分4是用作硬质组件的构件，它由承载部分5构成，在该承载部分的面向软质部分3的一侧设置有多个独立的从承载部分5突伸出来的区段6。这些区段6的横剖视图为三角形，其中横边7设置在承载部分5上，或者在该实施方式中与该承载部分一致。有两个分散边8、9从该横边7朝向软质部分3伸展。所有这三个边7、8、9都一样长，从而形成等边三角形的横截面。区段6内部中空。区段6在内部还可以具有增强肋。两个分散边8、9与横边7夹成60°角地布置。在该实施方式中，这些区段6的深度a为57mm。这些区段6以30-35mm的间距b设置在承载部分5上。
前面的构件即软质部分3是软质组件，它与后面的构件即硬质部分4啮合。软质部分3由基板10构成。阻尼部件11从该基板10朝向硬质部分4延伸。基板10与阻尼部件11一体地构造，且在一道工步中经过泡沫处理。阻尼部件11完全充满两个区段6之间的空间。在横截面上观察，软质部分3和硬质部分4形成扁平的构件3、4，且带有软质部分3的朝向减震器1的面和硬质部分4的朝向横梁2的面。这两个面之间的间距处处相等且为80mm。
对于工作方式重要的是，在腿型冲击器12撞到能量吸收系统上时，腿型冲击器12将阻尼部件11压紧。如果腿型冲击器12撞到两个边8、9上，它就会朝向承载部分5转向，由此也得到缓冲。图中所示的尺寸表示能量吸收系统的一种优选的实施方式。
图6所示为按图5的线A-A剖切的剖视图。相同的附图标记同样表示相同的对象。
图7为横梁2与减震器1之间的根据图5的能量吸收系统的剖视图，其中示意性地示出了腿型冲击器12的穿透深度。腿型冲击器12在分散边8、9上滑动，且位于这些分散边之间，并在终点位置接触两个分散边8、9。该图仅示意性地示出穿透的腿型冲击器12。未示出的是，腿型冲击器12已将阻尼部件11压紧。
图8为在与摆动式冲击的试验区域碰撞之前位于汽车横梁前面的能量吸收系统的剖视图。

Claims (14)

1.一种用于安装在车辆的减震器(1)和横梁(2)之间的能量吸收系统，其特征在于，能量吸收系统由前面的面向减震器(1)的用作软质组件的软质部分(3)和后面的面向横梁(2)的用作硬质组件的硬质部分(4)构成，软质部分(3)和硬质部分(4)均沿着车辆的整个宽度延伸，两个部分(3、4)相互啮合。
2.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，软质部分(3)由泡沫优选EPP泡沫构成，而硬质部分(4)由热塑性塑料构成。
3.如权利要求1或2所述的能量吸收系统，其特征在于，硬质部分(4)由承载部分(5)构成，在该承载部分的面向软质部分(3)的一侧设置有多个独立的以间距(b)彼此隔开的区段(6)，所述区段从承载部分(5)突伸出来，每个区段(6)都竖直地沿着能量吸收系统的整个高度延伸。
4.如权利要求1或2所述的能量吸收系统，其特征在于，所述区段(6)的横截面为三角形，其中第一横边(7)设置在承载部分(5)上和/或与该横边在部分面内一致，有两个分散边(8、9)从该横边(7)朝向软质部分(3)延伸。
5.如权利要求4所述的能量吸收系统，其特征在于，所有三个边(7、8、9)都一样长，并形成等边三角形的内部中空的横截面。
6.如权利要求4至5中任一项所述的能量吸收系统，其特征在于，在所述区段(6)的内部设置有增强肋。
7.如权利要求4至6中任一项所述的能量吸收系统，其特征在于，分散边(8、9)与横边(7)夹成60°角地布置。
8.如权利要求3至7中任一项所述的能量吸收系统，其特征在于，所述区段(6)的深度(a)处于40-70mm的范围内，优选处于50-60mm之间的范围内，特别优选为57mm。
9.如权利要求3至8中任一项所述的能量吸收系统，其特征在于，所述区段(6)以30-35mm的间距(b)设置在承载部分(5)上。
10.如权利要求3至9中任一项所述的能量吸收系统，其特征在于，软质部分(3)由面向减震器的基板(10)构成，阻尼部件(11)从该基板(10)朝向硬质部分(4)延伸，并插入到区段(6)之间的空间中。
11.如权利要求10所述的能量吸收系统，其特征在于，基板(10)与阻尼部件(11)一体地构造，并在一道工步中经过泡沫化处理。
12.如权利要求10或11所述的能量吸收系统，其特征在于，所述阻尼部件(11)充满两个区段(6)之间的空间。
13.如权利要求1至12中任一项所述的能量吸收系统，其特征在于，软质部分(3)和硬质部分(4)在横截面中观察为单面扁平的构件，且带有软质部分(3)的朝向减震器(1)的面和硬质部分(4)的朝向横梁(2)的面。
14.如权利要求13所述的能量吸收系统，其特征在于，这两个面的间距，进而能量吸收系统的水平深度(T)，优选处处相等，且处于70和90mm之间，优选为80mm。
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